Ein Stockbridge-Dämpfer ist ein Dämpfer mit abgestimmter Masse, der verwendet wird, um windbedingte Vibrationen an schlanken Strukturen wie Freileitungen [1] und langen freitragenden Schildern zu unterdrücken. [2] Die hantelförmige Vorrichtung besteht aus zwei Massen an den Enden eines kurzen Kabels oder einer flexiblen Stange, die in der Mitte an das Hauptkabel geklemmt ist. Der Dämpfer ist so ausgelegt, dass er die Energie von Schwingungen im Hauptkabel auf ein akzeptables Niveau abführt. [3]
Windinduzierte Schwingung [ edit
Wind kann drei Hauptschwingungsmoden erzeugen aufgehängte Kabel: [4]
- Galopp hat eine in Metern gemessene Amplitude und einen Frequenzbereich von 0,08 bis 3 Hz.
- Äolische Vibration (manchmal als Flattern bezeichnet) hat eine Amplitude von Millimetern bis Zentimetern und eine Frequenz von 3 bis 150 Hz
- Wake-induzierte Vibration hat eine Amplitude von Zentimetern und eine Frequenz von 0,15 bis 10 Hz.
Der Stockbridge-Dämpfer zielt auf Schwingungen aufgrund der Äolischen Vibration ab; außerhalb dieses Amplituden- und Frequenzbereichs ist es weniger effektiv. Äolische Schwingungen treten in der vertikalen Ebene auf und werden durch abwechselndes Verwirbeln von Wirbeln auf der Leeseite des Kabels verursacht. Ein stetiger, aber mäßiger Wind kann auf der Leitung, die aus mehreren Wellenlängen pro Spannweite besteht, ein stehendes Wellenmuster auslösen. [4] Äolische Vibration verursacht eine schädliche Ermüdung der Spannung des Kabels [5] und stellt die Hauptursache für den Ausfall von Leitersträngen dar. [4] Die Enden einer Stromleitungsspanne, an der sie an den Sendemasten geklemmt werden, sind am stärksten gefährdet. [5] Der Effekt wird mit zunehmender Seilspannung stärker ausgeprägt, [5] da seine natürliche Eigendämpfung reduziert wird.
Beschreibung [ edit ]
Der Stockbridge-Dämpfer wurde in den 1920er Jahren von George H. Stockbridge, einem Ingenieur für Southern California Edison, erfunden. Stockbridge erhielt am 3. Juli 1928 das US-Patent 1675391 für einen "Vibrationsdämpfer". [6] Sein Patent beschrieb drei Mittel zum Dämpfen von Vibrationen an Leitungen: einen Sack Metallstanzungen, der an die Leitung gebunden ist; eine kurze Kabellänge, die parallel zum Hauptkabel geklemmt ist; und ein kurzes (75 cm) Kabel mit einer an jedem Ende befestigten Betonmasse. [6] Dieses letzte Gerät entwickelte sich zum weit verbreiteten Stockbridge-Dämpfer.
Vibrationen im Hauptkabel wurden durch die Klemme in das kürzere Dämpfer- oder "Messenger" -Kabel geleitet. Dies würde sich verbiegen und dazu führen, dass die symmetrisch angeordneten Betonblöcke an ihren Enden schwingen. Eine sorgfältige Wahl der Masse der Blöcke und der Steifigkeit und Länge des Dämpferkabels würde die mechanische Impedanz des Dämpfers an die der Leitung anpassen und die Schwingung des Hauptkabels stark dämpfen. Da Stockbridge-Dämpfer wirtschaftlich, effektiv und einfach zu installieren waren, wurden sie routinemäßig an Freileitungen eingesetzt. [5] Durch das Arbeiten mit Hot-Sticks mit Hot-Stick-Werkzeugen konnten Dämpfer unter Spannung nachgerüstet werden. [7] [7] [7]
Die als "Dogbone" bekannte, moderne Version, die 1976 von Philip Dulhunty erfunden wurde, wird aufgrund ihrer Konfiguration so genannt, dass sie drei Freiheitsgrade einführt, die durch Reibung in den Dämpferkabelsträngen die Energiedissipation stark erhöhen. [2][8]
Moderne Designs [ edit ]
Moderne Designs verwenden anstelle der Stockbridge-Betonsteine metallglockenförmige Gewichte. Die Glocke ist hohl und das Dämpfungskabel ist innen am distalen Ende befestigt, wodurch eine relative Bewegung zwischen dem Kabel und den Dämpfungsgewichten ermöglicht wird. [7] Um eine größere Bewegungsfreiheit zu gewährleisten, können die Gewichte teilweise in der vertikalen Ebene geschlitzt sein, wodurch das Gewicht ermöglicht wird das Kabel außerhalb der Glocke zu fahren. In einigen Anlagen sind die Gewichte ungleich und erlauben eine Dämpfung über einen größeren Frequenzbereich. [9] Bei komplexeren Konstruktionen werden Gewichte mit asymmetrischer Massenverteilung verwendet, wodurch der Dämpfer in mehreren verschiedenen Frequenzmodi schwingen kann. [10] [19459007
Der gegenwärtig vorherrschende Entwurf ist der Dogbone erfunden [ dubious von Philip Dulhunty im Jahre 1976 dubious als Antwort auf anhaltende Fehler in Kabeln, die mit der Stockbridge ausgestattet sind. Seine Innovation bestand darin, die Gewichte seitlich zu verschieben, um einen dritten Freiheitsgrad einzuführen, wobei das Dämpferkabel zusätzlich zum Auf- und Abbiegen gedreht wurde. Im Dämpferkabel wurde zusätzliche Reibung innerhalb des Stranges erzeugt, wodurch deutlich mehr Energie abgebaut wird. Die Konstruktionskonfiguration, eine größere Metallkugel, die am Ende des Dämpfers angebracht ist, und eine kleinere, seitlich davon abstehende Kugel, ähnelte einem Hundeknochen. [8]
Der anfälligste Abschnitt des Kabels ist Dort, wo er an das Ende eines Isolatorstranges geklemmt ist, werden Dämpfer normalerweise an den nächstgelegenen Antiknoten (Punkten maximaler Verschiebung) auf beiden Seiten der Klemme installiert. [9] Es gibt normalerweise zwei Dämpfer pro Spannweite, obwohl mehr Dosen vorhanden sind ggf. auf längeren Spannweiten installiert werden [5] [19459207]
Freileitungen bilden eine Oberleitung, für die die Vibration in der vertikalen Ebene vorherrscht. Wenn mehr als eine Vibrationsebene erwartet wird, können Stockbridge-Dämpfer im rechten Winkel zueinander montiert werden. Dies ist üblich, wenn das Kabel in einer vertikalen oder nicht horizontalen Ebene verläuft, beispielsweise in Schrägseilbrücken oder Funkmastdrähten.
Siehe auch [ edit ]
Referenzen [ edit
- ^ Markiewicz, M. (29. November 1995). "Optimale dynamische Eigenschaften von Stockbridge-Dämpfern für Sackgassenabschnitte", Journal of Sound und Vibration 188 (2): 243–256, Bibcode: 1995JSV ... 188 .. 243M, doi: 10.1006 / jsvi.1995.0589
- ^ a b b b Richtlinien für die Montage, Prüfung, Wartung und Reparatur von Bauunterstützungen für Autobahnschilder Leuchten und Verkehrssignale FHWA NHI 05-36, US-Verkehrsministerium, März 2005 abgerufen 12. Oktober 2008
- ^
Kiessling, Friedrich; Nefzger, Peter; Nolasco, Joao F .; Kaintzyk, Ulf (2003), Freileitungsleitungen Springer, S. 311–312, ISBN 3-540-00297-9 - ^ a
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